JP3034827B2 - Rod rotation type cylinder device - Google Patents
Rod rotation type cylinder deviceInfo
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- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
- F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
- F15B15/068—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the helical type
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はロッド回動式シリン
ダ装置に係り、例えば、ダイカスト鋳造の金型に組み込
まれて型開きの際に中子ピンを回転させるアクチュータ
や、ロータリーバルブの切り換え装置等として利用さ
れ、流体圧を駆動源とした強力な回転トルクの供給装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rod rotating type cylinder device, for example, an actuator which is incorporated into a die casting die and rotates a core pin when opening the die, a rotary valve switching device, and the like. The present invention relates to a device for supplying a strong rotational torque using a fluid pressure as a drive source.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、ダイカスト金型の中子のセッ
トと引き抜きには油圧シリンダが用いられていることが
多い。その場合、最も簡単な実例である図9を用いて説
明すると、先ず、中子ピン101aを取付けた可動型101を
油圧シリンダの作動によって固定型102側に嵌装させて
型締めし、その状態で構成されたキャビティ103内に湯
口104から溶湯を注入する。そして、溶湯が固化した段
階で可動型101を引き上げ、固定型102側を型開きして製
品を得る。2. Description of the Related Art Conventionally, a hydraulic cylinder is often used for setting and extracting a core of a die casting mold. In that case, the explanation will be made with reference to FIG. 9 which is the simplest example. First, the movable mold 101 to which the core pin 101a is attached is fitted to the fixed mold 102 side by the operation of the hydraulic cylinder, and the mold is clamped. The molten metal is injected from the gate 104 into the cavity 103 constituted by. Then, when the molten metal is solidified, the movable mold 101 is pulled up, and the fixed mold 102 is opened to obtain a product.
【0003】ところで、溶湯は冷却収縮して固化するた
め、可動型101を引き上げて中子ピン101aを製品から引
き抜く際にその中子ピン101aと製品側との間でかじりや
焼付きが発生しやすい。そのため、一般には図9に示す
ように予め中子ピン101aに抜け勾配αを施しておき、個
化した溶湯と中子ピン101aの離脱を容易にして不良品が
生じることを防止している。しかし、中子ピン101aで形
成される穴はそれに嵌入されるストレート部材とのハメ
アイ関係で高精度な穴径を要求されている場合が多く、
抜け勾配αによってかじり等が防止できても、成形後の
機械加工が必要になるために製品のコスト高を招くこと
になる。Since the molten metal is cooled and shrunk and solidified, when the movable mold 101 is pulled up and the core pin 101a is pulled out of the product, galling and seizure occur between the core pin 101a and the product side. Cheap. Therefore, in general, a draft α is applied to the core pin 101a in advance as shown in FIG. 9, so that the individualized molten metal and the core pin 101a are easily separated to prevent defective products from being generated. However, the hole formed by the core pin 101a is often required to have a high-precision hole diameter due to the relationship with the straight member inserted therein,
Even if galling or the like can be prevented by the draft angle α, machining will be required after molding, which will increase the cost of the product.
【0004】一方、中子ピン101aを引き抜く際の力を軽
減することを目的として、中子ピン101aを回転させなが
ら引き抜く装置の提案もなされている(実開昭61-167255
号)。その装置は図10に示されるような構成を有し、
「ダイカスト金型102の製品部(キャビティに相当)103に
挿入される中子ピン101aを駆動する油圧機構105を備え
た鋳抜き装置において、前記油圧機構105のピストンロ
ッド106の端に傾斜ガイド溝107を有する連結スリーブ10
8を固定し、該連結スリーブ108内には前記中子ピン101a
に一端を固定した連結ロッド109の他端109aを摺動自在
に収容すると共に、該連結スリーブ108のガイド溝107内
を滑動自在な連結ピン110を該連結ロッド109の他端109a
に固定し、前記油圧機構105により前記中子ピン101aを
前記製品部103から引き抜く方向に前記連結スリーブ108
を駆動する時に前記連結ピン110が前記連結スリーブ108
のガイド溝107内を滑動し、前記連結ロッド109を介して
前記中子ピン101aを回転させるようにしたことを特徴と
するダイカスト金型の鋳抜き装置」である。On the other hand, for the purpose of reducing the force when pulling out the core pin 101a, a device for pulling out the core pin 101a while rotating it has been proposed (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-167255).
issue). The device has a configuration as shown in FIG.
`` In a casting apparatus having a hydraulic mechanism 105 for driving a core pin 101a inserted into a product part (corresponding to a cavity) 103 of a die casting mold 102, an inclined guide groove is formed at an end of a piston rod 106 of the hydraulic mechanism 105. Connecting sleeve 10 with 107
8 and the core pin 101a is provided in the connection sleeve 108.
The other end 109a of the connecting rod 109 having one end fixed thereto is slidably received, and the connecting pin 110 slidable in the guide groove 107 of the connecting sleeve 108 is connected to the other end 109a of the connecting rod 109.
And the connecting sleeve 108 is pulled in the direction in which the core pin 101a is pulled out of the product portion 103 by the hydraulic mechanism 105.
When driving the connecting sleeve 110, the connecting pin 110
The die pin 101a is slid in the guide groove 107 and the core pin 101a is rotated via the connecting rod 109. "
【0005】また、かじりや焼付きの問題に直接関連し
た技術として、金型内に温度調節用の流体通路を形成し
ておき、中子ピンの表面温度やキャビティの周辺温度を
制御すると共に、型開き直後に中子ピンを引き抜くよう
にすることで、抜け勾配αを0度乃至20分程度の範囲
内に小さくするダイカスト鋳造方法の提案もなされてい
る(特開平8-117958号)。Further, as a technique directly related to the problem of galling and seizure, a fluid passage for temperature adjustment is formed in a mold to control the surface temperature of the core pin and the peripheral temperature of the cavity. A die casting method has also been proposed in which the core pin is pulled out immediately after opening the mold to reduce the draft α within a range of about 0 to 20 minutes (JP-A-8-117958).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、本願出願人
においてダイカスト鋳造工程における中子ピンの抜き実
験を各種の条件設定下で実施してみたところ、その溶湯
がキャビティ内で半固化状態になった所定のタイミング
で中子ピンを回転させて引き抜く、又は回転させながら
引き抜くようにすると、上記のように中子ピンに抜き勾
配αを与えていなくても非常に高精度な穴の形成が可能
になることが判明した。By the way, when the applicant of the present invention carried out an experiment of removing a core pin in a die casting process under various conditions, the molten metal became semi-solid in the cavity. By rotating the core pin at a predetermined timing and pulling it out, or by pulling it out while rotating, it is possible to form a hole with extremely high accuracy even if the core pin is not given the draft α as described above. It turned out to be.
【0007】その場合、前記の実開昭61-167255号に開
示されているダイカスト金型の鋳抜き装置は中子ピンを
回転させながら引き抜くという動作を実現しており、同
装置を適用することが有効と考えられる。しかし、図1
0に示したように、同装置は傾斜ガイド溝107を形成し
た連結スリーブ108と連結ピン110を設けた連結ロッド10
9からなる連結機構を介して油圧機構105が中子ピン101a
を作動させるため、軸方向に装置が大型化し、多数の中
子ピンを用いて複雑な形状の製品を得る装置に適用する
ことが不可能である。また、連結ピン110が傾斜ガイド
溝107内を滑動することによって中子ピン101aに対する
回転駆動力を与えているため、中子ピン101aを定位置ヘ
正確に固定セットすることが困難であり、引き抜きの際
にも連結部にガタツキ等があると連結ロッド109に曲げ
モーメントが作用し、その結果、可動型101と固定型102
の間にかじりが生じたり、成形後の製品にクラック等が
発生する要因となる。尚、実開昭61-167255号(図10)
には開示されていないが、油圧機構101側にピストンロ
ッド106の回転を拘束する手段が必要になる筈である。In this case, the die casting die casting apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-167255 realizes the operation of pulling out while rotating the core pin. Is considered to be effective. However, FIG.
As shown in FIG. 2, the connecting device includes a connecting sleeve 108 having an inclined guide groove 107 and a connecting rod 10 having a connecting pin 110.
The hydraulic mechanism 105 is connected to the core pin 101a via the connecting mechanism consisting of
, The size of the device increases in the axial direction, and it is impossible to apply the device to a device that obtains a product having a complicated shape using a large number of core pins. In addition, since the connecting pin 110 slides in the inclined guide groove 107 to apply a rotational driving force to the core pin 101a, it is difficult to accurately fix the core pin 101a to a fixed position and pull out the core pin 101a. In this case, if there is looseness in the connecting portion, a bending moment acts on the connecting rod 109, and as a result, the movable mold 101 and the fixed mold 102
This may cause galling between them and may cause cracks and the like in the molded product. Incidentally, Japanese Utility Model Application No. 61-167255 (Fig. 10)
Although not disclosed, means for restricting rotation of the piston rod 106 on the hydraulic mechanism 101 side should be required.
【0008】一方、従来から型開きのための駆動力は一
般に油圧システムから供給されているが、その駆動力は
中子ピンの引き抜きに要する力を考慮しても十分なもの
である。 従って、金型の小型化を図ること等との兼ね
合いで、単に型開き時に中子ピンを回転させる装置だけ
で足りるという要望が多い。その場合、単に中子ピンを
回転させるだけであればモータによる回転駆動方式が採
用できるが、モータによる駆動方式では金型駆動システ
ムに油圧系と電気系が混在することになり、またモータ
は一般にその駆動力が小さいために減速機構も金型に組
み込まねばならず、結果的にシステムの複雑化を招くと
共に金型の小型・軽量化を図ることが困難になる。更
に、ダイカスト鋳造では金型が高温になるためにモータ
の耐熱性も考慮しなければならない等の様々な問題点が
派生する。On the other hand, conventionally, the driving force for opening the mold is generally supplied from a hydraulic system, but the driving force is sufficient even in consideration of the force required to pull out the core pin. Accordingly, there is a demand that a device for simply rotating the core pin at the time of opening the mold alone is sufficient in view of achieving downsizing of the mold. In that case, a rotary drive system using a motor can be adopted if only the core pin is rotated.However, in the drive system using a motor, the hydraulic system and the electric system are mixed in the mold drive system, and the motor is generally used. Since the driving force is small, the speed reduction mechanism must also be incorporated in the mold. As a result, the system becomes complicated, and it is difficult to reduce the size and weight of the mold. Further, in the die casting, there are various problems such as the fact that the heat of the motor must be taken into consideration because the temperature of the mold becomes high.
【0009】そこで、本発明は、流体圧を駆動源として
強力な回転トルクを供給でき、ダイカスト鋳造における
中子ピンの回転駆動に最適な小型のロッド回動式シリン
ダ装置を提供することを目的として創作された。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a small-sized rod-rotating cylinder device which can supply a strong rotating torque by using a fluid pressure as a driving source and is most suitable for rotating a core pin in die casting. It was created.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、2ポート形の
シリンダ本体と、前記シリンダ本体のヘッドカバー部に
設けられ、後記回動ロッドの一端を軸方向への移動を拘
束しながら回動自在に軸支する軸支機構と、一端が前記
軸支機構で軸支されていると共に他端が前記シリンダ本
体のロッドカバー部を貫通して突出せしめられ、且つ前
記シリンダ本体内における一部区間の外周面にリード角
が60°以上のネジが形成されている回動ロッドと、前
記回動ロッドに外嵌して前記シリンダ本体のシリンダチ
ューブ内を摺動するピストンであって、前記回動ロッド
に対する外嵌部分が同回動ロッドのネジ部と歯合する螺
合区間と同回動ロッドのネジが形成されていない部分と
密接して嵌合する嵌合区間と前記の螺合区間と嵌合区間
の間に構成される非接触区間とからなり、且つ前記螺合
区間側に構成されるシリンダ室と前記非接触区間の内側
を通じさせる連通孔が内部に形成されているピストン
と、前記ピストンの前記シリンダ本体に対する回動を拘
束する回動拘束機構とを具備したことを特徴とするロッ
ド回動式シリンダ装置に係る。According to the present invention, a two-port cylinder body is provided on a head cover of the cylinder body, and one end of a later-described rotating rod is rotatable while restraining movement in an axial direction. A shaft supporting mechanism for supporting the shaft, one end of which is supported by the shaft supporting mechanism and the other end of which is projected through a rod cover portion of the cylinder body, and a section of the cylinder main body. A rotating rod having a thread with a lead angle of 60 ° or more formed on an outer peripheral surface thereof; and a piston which is fitted to the rotating rod and slides in a cylinder tube of the cylinder body, wherein the rotating rod And a fitting section where the outer fitting portion meshes with the threaded portion of the rotating rod, a fitting section where the threaded portion of the rotating rod is not closely formed, and the fitting section described above. Composed between joint sections A piston having a contact section, and a communication hole formed inside the cylinder chamber formed on the side of the screwing section and the non-contact section, and restricting rotation of the piston with respect to the cylinder body; The present invention relates to a rod rotation type cylinder device provided with a rotation restriction mechanism.
【0011】この発明では、シリンダ本体の各ポートに
対する流体圧供給の制御によって、ピストンを移動させ
るが、そのピストンは回動拘束機構によってシリンダチ
ューブ内での回動が拘束されている。一方、回動ロッド
は軸支機構の軸支条件によって回動自在であるが軸方向
移動が拘束されており、またピストンの螺合区間のネジ
と回動ロッド側のネジの螺合関係はリード角が60°以
上と極めて大きく設定されているため、ピストンが回動
拘束状態で移動すると回動ロッドが円滑に回転する。そ
して、ピストンに形成されている連通孔によって非接触
区間の内側に構成される空間は螺合区間側のシリンダ室
と常に同圧に保たれるため、前記空間はピストンの移動
を妨げるような加圧/減圧状態にならない。従って、こ
の発明によれば、流体圧を回動ロッドの回転力へ高効率
に変換できるために回動ロッドに要求される負荷トルク
に対応した小さな流体圧で駆動させることができ、流体
駆動方式による小型の回転駆動装置を実現できる。尚、
ピストンの回動ロッドに対する外嵌部分を嵌合区間/非
接触区間/螺合区間の3区間に分けて構成しているの
は、螺合区間が長いとその雌ネジの形成が困難であるこ
と、及び両シリンダ室間で流体漏れを生じさせないため
にはシール機能を持たせ得る嵌合区間を設ける必要があ
るからである。In the present invention, the piston is moved by controlling the supply of fluid pressure to each port of the cylinder body, and the rotation of the piston in the cylinder tube is restricted by the rotation restricting mechanism. On the other hand, the rotation rod is rotatable depending on the condition of the shaft support mechanism, but its movement in the axial direction is restricted. Since the angle is set to an extremely large value of 60 ° or more, when the piston moves in the rotation restricted state, the rotation rod rotates smoothly. The space formed inside the non-contact section by the communication hole formed in the piston is always kept at the same pressure as the cylinder chamber on the screwing section side, so that the space prevents the piston from moving. No pressure / pressure reduction. Therefore, according to the present invention, since the fluid pressure can be efficiently converted into the rotating force of the rotating rod, the rotating rod can be driven with a small fluid pressure corresponding to the load torque required of the rotating rod. , A small rotary drive device can be realized. still,
The reason why the outer fitting portion of the piston with respect to the rotating rod is divided into three sections of a fitting section / non-contact section / screw section is that if the screw section is long, it is difficult to form an internal thread thereof. In order to prevent fluid leakage between the two cylinder chambers, it is necessary to provide a fitting section having a sealing function.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明のロッド回動式シリ
ンダ装置の実施形態を、図1から図8を用いて詳細に説
明する。先ず、図1は実施形態に係るシリンダ装置の断
面図を示す。同図において、1はポートP1,P2を有した2
ポート形のシリンダ本体、2は回動ロッド、3は環状ブロ
ック体で構成されたピストンであり、それらの各機素は
次に説明するような特徴を有している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rod-rotating cylinder device according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows a sectional view of a cylinder device according to an embodiment. In the figure, 1 is 2 having ports P1 and P2
A port-shaped cylinder main body, 2 is a rotating rod, and 3 is a piston constituted by an annular block body, and each element thereof has the following features.
【0013】シリンダ本体1の外観上の基本的構成は通
常の片ロッド形複動シリンダに適用されるものと同様で
あるが、そのヘッドカバー4の内部にはスラスト玉軸受
として構成された軸支部5が設けられており、回動ロッ
ド2の後端部を軸方向への移動を拘束しながら回動自在
に軸支している。The basic structure of the cylinder body 1 in appearance is the same as that applied to a normal single-rod double-acting cylinder, but the head cover 4 has a shaft support 5 formed as a thrust ball bearing inside. Is provided, and the rear end of the rotating rod 2 is rotatably supported while restraining movement in the axial direction.
【0014】回動ロッド2は、前記のようにその後端部
が軸支部5で軸支されていると共に前端部がシリンダ本
体1のロッドカバー6を貫通して突出せしめられている
が、シリンダ本体1のヘッドカバー4の内面側からシリン
ダチューブ7の略中央付近までの区間に、図2に示すよ
うにリード角θを70°と極めて大きく設定した角ネジ
(又は台形ネジ)が形成されている。尚、以下の説明にお
いては回動ロッド2の前記区間を「雄ネジ区間8」という。As described above, the pivot rod 2 has its rear end pivotally supported by the pivot support 5 and its front end protrudes through the rod cover 6 of the cylinder body 1. In the section from the inner surface side of the head cover 4 to the approximate center of the cylinder tube 7, a square screw with a very large lead angle θ of 70 ° as shown in FIG.
(Or trapezoidal screw). In the following description, the section of the rotating rod 2 is referred to as "male thread section 8".
【0015】一方、ピストン3は、その外周面がシリン
ダ本体1のシリンダチューブ7に内嵌して摺動するもので
あるが、その内周面側が回動ロッド2に外嵌しており、
その外嵌部分は、回動ロッド2の雄ネジ区間8の一部に螺
合する雌ネジが形成されている螺合区間9と、回動ロッ
ド2の雄ネジ区間8以外の部分に密接嵌合して同ロッド2
との間にシール部材10が施されている嵌合区間11と、前
記の螺合区間9と嵌合区間11の間にあって両区間の何れ
よりも内径が大きく形成されている非接触区間12で構成
されている。また、ピストン3の内部にはシリンダ本体1
のヘッドカバー4に対向する面と非接触区間12の内面と
の間を通じさせる連通孔13が形成されている。On the other hand, the outer peripheral surface of the piston 3 slides while being fitted into the cylinder tube 7 of the cylinder body 1, and the inner peripheral surface of the piston 3 is fitted around the rotating rod 2.
The outer fitting portion closely fits into a screwing section 9 in which a female screw is screwed into a part of the male screw section 8 of the rotating rod 2 and a portion other than the male screw section 8 of the rotating rod 2. Combined rod 2
And a non-contact section 12 between the screwing section 9 and the fitting section 11 and having a larger inner diameter than any of the two sections. It is configured. Also, inside the piston 3 is the cylinder body 1
A communication hole 13 is formed to pass between the surface facing the head cover 4 and the inner surface of the non-contact section 12.
【0016】更に、ピストン3の外周面におけるシリン
ダ本体1のロッドカバー6に対向する面から一定区間に
は、その外周面から突出させた態様で平行キー14が埋め
込まれてネジ止めされており、それに対応させてシリン
ダ本体1の内周面にはピストン3がストロークした際に前
記平行キー14が移動する軸方向区間にその平行キー14が
内嵌するキー溝15が形成されており、両者の係合関係に
よってピストン3のシリンダ本体1に対する回動拘束機構
を実現している。また、図3は平行キー14とキー溝15の
係合状態と平行キー14の詳細を示す軸断面図であり、同
図の(A)又は(B)に示されるように、平行キー14には2
本の溝14aが軸方向に形成されているか、又は2個の貫
通孔14bが穿設されている。尚、このロッド回動式シリ
ンダ装置における各シール部分については、前記のシー
ル部材10以外にも、通常のシリンダ装置と同様にシリン
ダチューブ7との摺動面となるピストン3の外周面や、シ
リンダチューブ7とヘッドカバー4やロッドカバー6の接
合面等の適所にシール部材が適用されている。Further, a parallel key 14 is embedded and screwed at a fixed section from the surface of the cylinder body 1 facing the rod cover 6 on the outer peripheral surface of the piston 3 so as to protrude from the outer peripheral surface. Correspondingly, a key groove 15 in which the parallel key 14 is fitted is formed in an axial section in which the parallel key 14 moves when the piston 3 strokes, on the inner peripheral surface of the cylinder body 1. A rotation restraining mechanism of the piston 3 with respect to the cylinder body 1 is realized by the engagement relationship. FIG. 3 is an axial sectional view showing the engaged state of the parallel key 14 and the key groove 15 and the details of the parallel key 14. As shown in FIG. 3A or FIG. Is 2
The grooves 14a are formed in the axial direction, or two through holes 14b are formed. Note that, in addition to the seal member 10 described above, the outer peripheral surface of the piston 3 serving as a sliding surface with the cylinder tube 7, and the cylinder A seal member is applied to an appropriate position such as a joint surface between the tube 7 and the head cover 4 or the rod cover 6.
【0017】次に、前記のロッド回動式シリンダ装置の
動作について説明する。先ず、図1に示すようにピスト
ン3がヘッドカバー4側に位置した状態で、ポートP1をド
レイン状態に、ポートP2を圧油供給状態にすると、ピス
トン3は前方方向への移動を開始する。その移動状態は
図4に示され、ピストン3は前方シリンダ室21がドレイ
ン状態で後方シリンダ室22へ圧油が供給されることによ
って前方へ駆動されるが、ピストン3はその平行キー14
とシリンダチューブ7側のキー溝15との係合関係によっ
て回転が拘束されており、その回転拘束状態で螺合区間
9が回動ロッド2の雄ネジ区間8に螺合しながら前方へ移
動する。一方、回動ロッド2は、前記のようにヘッドカ
バー4に内蔵させたスラスト玉軸受の軸支部5によって回
動自在に軸支されていると共に軸方向の移動が拘束され
ている。Next, the operation of the rod-rotating cylinder device will be described. First, when the port P1 is set to the drain state and the port P2 is set to the pressure oil supply state in a state where the piston 3 is located on the head cover 4 side as shown in FIG. 1, the piston 3 starts to move forward. The moving state is shown in FIG. 4, and the piston 3 is driven forward by the supply of pressure oil to the rear cylinder chamber 22 while the front cylinder chamber 21 is in a drain state.
The rotation is restricted by the engagement relationship with the key groove 15 on the cylinder tube 7 side.
9 moves forward while being screwed into the male thread section 8 of the rotating rod 2. On the other hand, the rotating rod 2 is rotatably supported by the shaft supporting portion 5 of the thrust ball bearing incorporated in the head cover 4 as described above, and is restricted from moving in the axial direction.
【0018】従って、ピストン3の前方への移動によっ
て回動ロッド2が前方から見て右回転方向へ回転し、ピ
ストン3の移動駆動力が回動ロッド2の回転トルクに変換
される。その場合、ピストン3の螺合区間9の雌ネジと回
動ロッド2の雄ネジ区間8の螺合関係は、70°という極
めて大きなリード角での螺合であるため、前記の移動駆
動力から回転トルクへの変換効率はきわめて高く、ポー
トP2に供給する圧油の圧力をそれほど大きく設定しなく
ても、回動ロッド2の先端部分にかかる負荷トルクに対
抗して回動ロッド2を回転させることができる。Therefore, the pivot rod 2 rotates clockwise when viewed from the front by the forward movement of the piston 3, and the driving force for moving the piston 3 is converted into the rotational torque of the pivot rod 2. In this case, since the screwing relationship between the female screw in the screwing section 9 of the piston 3 and the male screw section 8 of the rotating rod 2 is a screwing at an extremely large lead angle of 70 °, The conversion efficiency to rotation torque is extremely high, and the rotation rod 2 is rotated against the load torque applied to the tip of the rotation rod 2 without setting the pressure of the pressure oil supplied to the port P2 so large. be able to.
【0019】ところで、ピストン3が前方へ移動する
と、その非接触区間12と回動ロッドの間に構成される環
状室23の容積が小さくなり、何等の措置も施されていな
いと、その環状室23の圧力が高くなってピストン3の移
動を妨げることになる。しかし、この実施形態の装置で
は、ピストン3の内部に環状室23と後方シリンダ室22を
常に通じさせている連通孔13が形成されており、環状室
23の容積が小さくなった分の圧油は後方シリンダ室22側
へ還流して環状室23と後方シリンダ室22の圧力が常に同
一に保たれるためにそのような不具合は生じない。ま
た、ピストン3の前方へ移動すると、その外周面と平行
キー14とキー溝15で囲まれた溝室24の容積が大きくな
り、前記と同様に何等の措置も施されていないと、その
溝室24の圧力が低くなってピストン3の移動を妨げるこ
とになる。この問題に対しても、図3で示したように平
行キー14に対して溝14a又は貫通孔14bが形成されている
ため、ドレイン状態にある前方シリンダ室21と溝室24の
圧力が常に同一に保たれてピストン3の移動を妨げる要
因とはならない。When the piston 3 moves forward, the volume of the annular chamber 23 formed between the non-contact section 12 and the rotating rod decreases, and if no measures are taken, the annular chamber 23 will not move. The pressure of 23 becomes high and hinders the movement of the piston 3. However, in the device of this embodiment, the communication hole 13 that always communicates the annular chamber 23 and the rear cylinder chamber 22 is formed inside the piston 3, and the annular chamber 23 is formed.
Such a problem does not occur because the pressure oil corresponding to the reduced volume of 23 returns to the rear cylinder chamber 22 side and the pressure in the annular chamber 23 and the rear cylinder chamber 22 is always kept the same. When the piston 3 moves forward, the volume of the outer peripheral surface and the groove chamber 24 surrounded by the parallel key 14 and the key groove 15 increases, and if no measures are taken as described above, the groove The pressure in the chamber 24 becomes low, and the movement of the piston 3 is hindered. Against this problem, as shown in FIG. 3, since the groove 14a or the through hole 14b is formed in the parallel key 14, the pressure in the front cylinder chamber 21 and the groove chamber 24 in the drain state is always the same. It does not become a factor that hinders the movement of the piston 3.
【0020】その結果、ポートP1が圧油供給状態でポー
トP2がドレイン状態の下でピストン3は回動ロッド2を負
荷に抗して右方向回転させながら円滑に前方へ移動する
が、一定区間だけ移動した段階で両ポートP1,P2が一旦
ドレイン状態に切換えられる。そして、前記とは逆に、
ポートP1を圧油供給状態とし、ポートP2をドレイン状態
にすると、ピストン3は後方への移動を開始する。As a result, when the port P1 is in the pressure oil supply state and the port P2 is in the drain state, the piston 3 smoothly moves forward while rotating the rotating rod 2 rightward against the load, but the fixed section is moved. At this stage, both ports P1 and P2 are temporarily switched to the drain state. And, contrary to the above,
When the port P1 is set to the pressure oil supply state and the port P2 is set to the drain state, the piston 3 starts moving backward.
【0021】その場合には、前記したピストン3の前方
移動工程と逆の関係で、回動ロッド2はその雄ネジ区間8
と回動ロッド2の螺合区間9との螺合関係に基づいて、図
5に示されるように正面から見て左回転方向へ回転する
ことになる。また、ピストン3の後方への移動に伴っ
て、環状室23の容積は大きくなり、溝室24の容積は小さ
くなるが、ピストン3の連通孔13と平行キー14の溝14a又
は貫通孔14bの存在によって、各室23,24の圧力はそれぞ
れ後方シリンダ室22と前方シリンダ室21の圧力と同一に
保たれるため、ピストン3の移動を妨げる要因とならな
い。従って、この装置によると、両ポートP1,P2からの
圧油の供給制御によって回動ロッド2を左右の回転方向
へ円滑に切り換えて回転させることができ、且つ供給す
る圧油の圧力を高効率に回転トルクに変換することがで
きる。In this case, the rotating rod 2 has its male thread section 8 in a reverse relationship to the above-described step of moving the piston 3 forward.
Based on the screwing relationship between the rotation rod 2 and the screwing section 9 of the rotating rod 2, the motor rotates in the left rotation direction when viewed from the front as shown in FIG. Further, as the piston 3 moves rearward, the volume of the annular chamber 23 increases, and the volume of the groove chamber 24 decreases, but the communication hole 13 of the piston 3 and the groove 14a or the through hole 14b of the parallel key 14 are formed. Due to the presence, the pressure in each of the chambers 23 and 24 is kept the same as the pressure in the rear cylinder chamber 22 and the pressure in the front cylinder chamber 21, respectively, and thus does not become a factor that hinders the movement of the piston 3. Therefore, according to this device, by controlling the supply of the pressure oil from both ports P1 and P2, the rotary rod 2 can be smoothly switched and rotated in the left and right rotation directions, and the pressure of the supplied pressure oil can be increased with high efficiency. Can be converted to rotational torque.
【0022】この実施形態のロッド回動式シリンダ装置
は、その機能的特徴に基づいて、回転角度は小さいが強
力な回転トルクを必要とする各種の機械に適用できる
が、特に、上記気したダイカスト鋳造における中子ピン
の回転駆動用に用いるのに最適である。その場合、回動
ロッド2の先端部を中子ピンに直接連結させてダイカス
ト金型の可動型側に組み込み、予めピストン3の位置を
図1の状態又はロッドカバー6側へ寄った状態に設定し
ておき、可動型が開放される際にピストン3を前方又は
後方へ移動させるように圧油供給状態を制御する。即
ち、溶湯がキャビティ内で半固化状態になった時点で回
動ロッド2を回転させるように圧油を供給し、それと共
に可動型を開放させるようにすれば、中子ピンに抜き勾
配を与えていなくても、かじりや焼き付きを発生させな
いで非常に高精度な穴を形成することができる。尚、中
子ピンの回転角度としては僅かな角度(5〜30°)が確
保されていれば十分であるために回動ロッド2の雄ネジ
区間8はそれほど長くならず、シリンダ装置は全体とし
て小型に構成することができる。また、回転角度が小さ
くて足りることから、逆に回動ロッド2の雄ネジ区間8と
回動ロッド2の螺合区間9との螺合関係を構成するネジの
リード角θを大きくして圧油の圧力と回転トルクとの変
換効率を更に高めることができ、リード角θは実用的に
は60°から80°程度に設定されるが、原理的にはリ
ード角は90°未満で選択できるため、大きな回転トル
クが必要な場合には80°以上に設定してもよい。The rod-rotating cylinder device of this embodiment can be applied to various machines that require a small rotation angle but a strong rotation torque based on its functional characteristics. It is most suitable to be used for rotating the core pin in casting. In this case, the tip of the rotating rod 2 is directly connected to the core pin and incorporated into the movable die side of the die casting mold, and the position of the piston 3 is set in advance to the state shown in FIG. The pressure oil supply state is controlled so that the piston 3 is moved forward or backward when the movable mold is opened. In other words, when the molten metal is semi-solidified in the cavity, pressure oil is supplied so as to rotate the rotating rod 2 and the movable mold is opened at the same time, thereby giving a draft to the core pin. Even if it is not, it is possible to form a very high precision hole without generating galling or seizure. Since a small angle (5 to 30 °) is sufficient as the rotation angle of the core pin, the male thread section 8 of the rotating rod 2 does not become so long, and the cylinder device as a whole is It can be made compact. On the other hand, since the rotation angle is small, the lead angle θ of the screw forming the screwing relationship between the male thread section 8 of the rotating rod 2 and the threaded section 9 of the rotating rod 2 is increased to increase the pressure. The conversion efficiency between oil pressure and rotational torque can be further increased, and the lead angle θ is practically set to about 60 ° to 80 °, but in principle, the lead angle can be selected to be less than 90 °. Therefore, when a large rotation torque is required, the angle may be set to 80 ° or more.
【0023】更に、以上の構成を有したロッド回動式シ
リンダ装置は、次のような変形例や拡張例も考えられ
る。 (1) 前記の実施形態ではピストン3の回動拘束機構を平
行キー14とキー溝15の係合関係によって実現している
が、図6に示すように、シリンダ本体1のロッドカバー6
とヘッドカバー4の間に棒31を回動ロッド2と平行に横架
させ、ピストン3がその棒31を貫通させた態様で移動す
るようにすれば同様の機能を実現できる。尚、棒31が貫
通するピストン3の孔の内周面にはOリング等のシール
部材32a,32bが施される。この機構によれば、シリンダ
チューブ7の内周面やピストン3の外周面に特別な加工を
施さなくてもよいという利点がある。Further, the following modification and expansion of the rod-rotating cylinder device having the above-described configuration can be considered. (1) In the above embodiment, the rotation restricting mechanism of the piston 3 is realized by the engagement relationship between the parallel key 14 and the key groove 15, but as shown in FIG.
A similar function can be realized if the rod 31 is laid across the head cover 4 in parallel with the rotating rod 2 so that the piston 3 moves in a state where the rod 31 penetrates the rod 31. Incidentally, seal members 32a and 32b such as O-rings are provided on the inner peripheral surface of the hole of the piston 3 through which the rod 31 passes. According to this mechanism, there is an advantage that no special processing needs to be performed on the inner peripheral surface of the cylinder tube 7 or the outer peripheral surface of the piston 3.
【0024】(2) 前記の実施形態ではピストン3を一体
的に構成しているが、図6に示すように、その嵌合区間
11と非接触区間12に相当する環状ブロック部分3aと螺合
区間9に相当する環状板部分3bに分けて構成することも
可能である。ピストン3をそのような構成にすると、非
接触区間12の中グリ加工工程がなくなる共に螺合区間9
の雌ネジの正確な形成が可能になり、加工コストの低減
化と誤差の小さい螺合関係を実現できる。また、回動ロ
ッド2にかかる負荷トルクがあまり大きくない場合に
は、環状板部3bを薄くして、その螺合部分を回動ロッド
2側の雄ネジの谷に遊嵌する単純な突起で構成してもよ
い。(2) In the above embodiment, the piston 3 is formed integrally, but as shown in FIG.
An annular block portion 3a corresponding to 11 and the non-contact section 12 and an annular plate portion 3b corresponding to the screw-in section 9 can also be configured separately. With such a configuration of the piston 3, the non-contact section 12 has no intermediate boring process and the screw section 9 is not required.
It is possible to accurately form the female screw, and to reduce the processing cost and realize a screwing relationship with a small error. When the load torque applied to the rotating rod 2 is not so large, the annular plate portion 3b is thinned, and the threaded portion is connected to the rotating rod 2.
It may be composed of a simple projection that fits loosely into the valleys of the two external threads.
【0025】(3) 図7(断面図)及び図8(ヘッドカバー
側から見た側面図)に示すように、前記の実施形態にお
ける回動ロッド2の後端を軸支部5から後方へ延長させ、
その延長部分2aがヘッドカバー4の後端板を貫通して突
出するようにし、その突出部に回動片33を取り付ける。
また、ヘッドカバー4の後端板に反射型ホトセンサ34を
取り付ける。ここに、回動片33は、各図に示すようにピ
ストン3の螺合区間9が回動ロッド2の雄ネジ区間8の略中
央に螺合している状態(回動ロッド2が回動範囲の略中心
にある状態)において垂下した状態となるように取り付
けられており、一方、反射型ホトセンサ34はその状態で
回動片33の先端部分の略中央に対向する位置に取り付け
られている。そして、回動片33の先端部分は所定幅に形
成されており、ポートP1,P2からの圧油の供給制御によ
って回動ロッド2が回転すると回動片33が回転するが、
前記の回動範囲の略中心から所定角度だけ回転すると回
動片33の先端部分が反射型ホトセンサ34から外れ、反射
型ホトセンサ34の出力が反転するようになっている。従
って、反射型ホトセンサ34の反転信号を検出することに
よって、回動ロッド2の左右回転方向の最大回転角度を
設定することができ、その信号を用いた圧油供給制御シ
ステムにより自動的な回転方向の切り換えが可能にな
る。尚、回動片33の代えて微細スリットを周方向へ形成
したエンコード板を用いれば、回動ロッド2の回転を任
意の回転角度で制御することもでき、また反射型ホトセ
ンサ34に代えてリミットスイッチを設けて回動片33で同
スイッチをオン/オフさせるようにしてもよい。(3) As shown in FIG. 7 (cross-sectional view) and FIG. 8 (side view as seen from the head cover side), the rear end of the rotating rod 2 in the above embodiment is extended rearward from the shaft support 5. ,
The extension part 2a is made to protrude through the rear end plate of the head cover 4, and the turning piece 33 is attached to the protruding part.
Further, the reflection type photo sensor 34 is attached to the rear end plate of the head cover 4. Here, the rotating piece 33 is in a state where the screwing section 9 of the piston 3 is screwed substantially at the center of the male screw section 8 of the rotating rod 2 as shown in each drawing (the rotating rod 2 is (In the state substantially at the center of the range) so as to be in a hanging state, while the reflection type photo sensor 34 is mounted in a position facing the substantially center of the tip portion of the rotating piece 33 in that state. . The tip of the rotating piece 33 is formed to have a predetermined width, and when the rotating rod 2 is rotated by the supply control of the pressure oil from the ports P1 and P2, the rotating piece 33 is rotated.
When rotated by a predetermined angle from the approximate center of the rotation range, the tip of the rotating piece 33 is disengaged from the reflection type photo sensor 34, and the output of the reflection type photo sensor 34 is inverted. Therefore, by detecting the inversion signal of the reflection type photo sensor 34, the maximum rotation angle in the left-right rotation direction of the rotating rod 2 can be set, and the rotation direction is automatically set by the pressure oil supply control system using the signal. Can be switched. If an encoding plate having fine slits formed in the circumferential direction is used instead of the rotating piece 33, the rotation of the rotating rod 2 can be controlled at an arbitrary rotation angle. A switch may be provided, and the switch may be turned on / off by the rotating piece 33.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明のロッド回動式シリンダ装置は、
以上の構成を有していることにより、次のような効果を
奏する。請求項1の発明は、ロッドを往復直線運動させ
るシリンダ装置と異なり、シリンダ本体の2ポートに対
する流体圧の供給制御によってピストンを駆動させてロ
ッドを回動させるシリンダ装置を提供する。この装置に
よれば、流体圧によるピストンの駆動力を極めて高い効
率でロッドの回動トルクに変換でき、回動角度は小さく
てもよいが強力な回動トルクが要求される各種システム
における最適なトルク供給アクチュエータとして利用で
きる。特に、ダイカスト鋳造システムにおける可動側の
金型に回動ロッドを中子ピンに直結させて組み込み、既
存の油圧系を利用して金型開放時の所定のタイミングで
中子ピンを回転させるようにすれば、抜き勾配αを与え
ない中子ピンを用いながら、かじりや焼付きがなく、追
加加工の必要がない高精度な穴成形が可能になる。ま
た、その用途に適用する場合には、ロッドの回動角度が
極めて小さくても足りるためにシリンダ装置は小型に構
成でき、金型の設計も容易化になる。請求項2の発明
は、回動ロッドの回転制御を自動化することを可能に
し、ピストンのヘッドカバーやロッドカバーへの衝突を
回避させて円滑な動作を実現する。According to the rod rotating cylinder device of the present invention,
With the above configuration, the following effects can be obtained. The invention of claim 1 provides a cylinder device that rotates a rod by driving a piston by controlling supply of fluid pressure to two ports of a cylinder body, unlike a cylinder device that reciprocates a rod linearly. According to this device, the driving force of the piston due to the fluid pressure can be converted to the turning torque of the rod with extremely high efficiency, and the turning angle may be small, but is optimal for various systems that require a strong turning torque. It can be used as a torque supply actuator. In particular, the rotating rod is directly connected to the core pin and incorporated into the movable mold in the die casting system, and the core pin is rotated at a predetermined timing when the mold is opened using the existing hydraulic system. Then, while using a core pin that does not give the draft α, high-precision hole forming that does not require galling or seizure and does not require additional processing can be performed. Further, when applied to the application, even if the rotation angle of the rod is extremely small, it is sufficient, so that the cylinder device can be configured to be small and the design of the mold can be facilitated. The invention according to claim 2 makes it possible to automate the rotation control of the rotating rod, and to avoid a collision of the piston with the head cover and the rod cover, thereby realizing a smooth operation.
【図1】本発明の実施形態に係るロッド回動式シリンダ
装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a rod rotation type cylinder device according to an embodiment of the present invention.
【図2】回動ロッドの雄ネジ区間を具体的に示した側面
図である。FIG. 2 is a side view specifically showing a male thread section of a rotating rod.
【図3】平行キーとキー溝によるピストンの回動拘束機
構を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a mechanism for restricting rotation of a piston by a parallel key and a key groove.
【図4】実施形態に係る装置の動作状態(回動ロッドが
右回転)を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an operation state of the device according to the embodiment (the rotating rod is rotated right).
【図5】実施形態に係る装置の動作状態(回動ロッドが
左回転)を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an operation state of the device according to the embodiment (the rotation rod rotates left).
【図6】実施形態に係る装置の変形例を示す断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view showing a modification of the device according to the embodiment.
【図7】実施形態に係る装置の拡張例を示す断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an extended example of the device according to the embodiment.
【図8】拡張例の装置のヘッドカバー側から見た側面図
である。FIG. 8 is a side view of the device of the extension example viewed from the head cover side.
【図9】ダイカスト鋳造において、固定型に対して中子
ピンを設けた可動型を型締めしてキャビティを構成した
場合の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a case in which a cavity is formed by clamping a movable mold having a core pin with respect to a fixed mold in die casting.
【図10】従来技術における中子ピンを回転させながら
引き抜く装置(実開昭61-167255号)の概略構成図であ
る。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional device for pulling out a core pin while rotating it (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-167255).
1…シリンダ本体、2…回動ロッド、2a…延長部分、3…
ピストン、3a…環状ブロック部分、3b…環状板部分、4
…ヘッドカバー、5…軸支部、6…ロッドカバー、7…シ
リンダチューブ、8…雄ネジ区間、9…螺合区間、10,32
a,32b…シール部材、11…嵌合区間、12…非接触区間、1
3…連通孔、14…平行キー、14a…溝、14b…貫通孔、15
…キー溝、21…前方シリンダ室、22…後方シリンダ室、
23…環状室、24…溝室、31…棒、33…回動片、34…反射
型ホトセンサ、P1,P2…ポート、θ…リード角、101…可
動型、101a…中子ピン、102…固定型、103…キャビテ
ィ、104…湯口、105…油圧機構、106…ピストンロッ
ド、107…傾斜ガイド溝、108…スリーブ、109…連結ロ
ッド、109a…連結ロッドの他端、110…連結ピン、α…
抜け勾配。1 ... Cylinder body, 2 ... Rotating rod, 2a ... Extension, 3 ...
Piston, 3a: annular block part, 3b: annular plate part, 4
... Head cover, 5 ... Shaft support, 6 ... Rod cover, 7 ... Cylinder tube, 8 ... Male thread section, 9 ... Screw section, 10,32
a, 32b: seal member, 11: fitting section, 12: non-contact section, 1
3 communication hole, 14 parallel key, 14a groove, 14b through hole, 15
... keyway, 21 ... front cylinder chamber, 22 ... rear cylinder chamber,
23 ... annular chamber, 24 ... groove chamber, 31 ... rod, 33 ... rotating piece, 34 ... reflection type photo sensor, P1, P2 ... port, θ ... lead angle, 101 ... movable type, 101a ... core pin, 102 ... Fixed type, 103: cavity, 104: gate, 105: hydraulic mechanism, 106: piston rod, 107: inclined guide groove, 108: sleeve, 109: connecting rod, 109a: the other end of the connecting rod, 110: connecting pin, α …
Draft.
Claims (2)
ンダ本体のヘッドカバー部に設けられ、後記回動ロッド
の一端を軸方向への移動を拘束しながら回動自在に軸支
する軸支機構と、一端が前記軸支機構で軸支されている
と共に他端が前記シリンダ本体のロッドカバー部を貫通
して突出せしめられ、且つ前記シリンダ本体内における
一部区間の外周面にリード角が60°以上のネジが形成
されている回動ロッドと、前記回動ロッドに外嵌して前
記シリンダ本体のシリンダチューブ内を摺動するピスト
ンであって、前記回動ロッドに対する外嵌部分が同回動
ロッドのネジ部と歯合する螺合区間と同回動ロッドのネ
ジが形成されていない部分と密接して嵌合する嵌合区間
と前記の螺合区間と嵌合区間の間に構成される非接触区
間とからなり、且つ前記螺合区間側に構成されるシリン
ダ室と前記非接触区間の内側を通じさせる連通孔が内部
に形成されているピストンと、前記ピストンの前記シリ
ンダ本体に対する回動を拘束する回動拘束機構とを具備
したことを特徴とするロッド回動式シリンダ装置。1. A two-port cylinder body, and a shaft support mechanism provided on a head cover portion of the cylinder body and rotatably supporting one end of a later-described rotating rod while restraining movement of the rotating rod in an axial direction. , One end of which is pivotally supported by the pivot support mechanism, and the other end of which is projected through the rod cover portion of the cylinder main body, and has a lead angle of 60 ° on the outer peripheral surface of a partial section in the cylinder main body. A rotating rod having the above-mentioned screw formed therein, and a piston which is fitted to the rotating rod and slides in the cylinder tube of the cylinder body, and an outer fitting portion to the rotating rod is rotated in the same manner. A threaded section that meshes with the threaded portion of the rod, a fitting section that fits closely with the threadless portion of the rotating rod, and the threaded section is formed between the threaded section and the fitting section. A non-contact section, and A piston having a communication chamber formed inside the cylinder chamber and the non-contact section formed on the side of the screw engagement section, and a rotation restricting mechanism for restricting rotation of the piston with respect to the cylinder body. A rod rotation type cylinder device, comprising:
の一端を前記シリンダ本体のヘッドカバーを貫通させて
後部に突出せしめ、前記ヘッドカバーの背面に前記突出
部の回動状態を検出する回動検出手段を設けた請求項1
のロッド回動式シリンダ装置。2. A rotation detector for detecting a rotation state of the protruding portion on the back surface of the head cover by making one end of the rotation rod on the side of the shaft support mechanism penetrate a head cover of the cylinder body and protruding to a rear portion. Claim 1 provided with means
Rod type cylinder device.
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